钢铁行业袋式除尘用滤料孔径与微细粉尘捕集特性关系研究

1.2试验方法

孔径测试可采用显微镜观察法、射线小角度散射测量法、泡点法、压汞法和气体吸附脱附法等，本试验采用泡点法进行测试，泡点法测量孔径的原理是以表面张力引起毛细孔中液体上升为理论依据。当毛细孔浸在某种液体中时，在表面张力的作用下，毛细孔中的液体将会上升到某一高度，直到毛细孔中的表面张力与毛细孔中的液柱重力达到力平衡［9］，此时可按下式计算出孔的半径:

2试验结果及讨论

2.1环境气溶胶分布特征

试验过滤流体为环境气溶胶，采用GRIMM颗粒物监测仪测试粉尘的粒径分布。图2反映了不同粒径范围的单位粒径间距中的颗粒物质量浓度。可以看出:随粒径的增加，单位粒径间距的颗粒物浓度降低，粒径为0.23～0.3μm的颗粒物质量浓度最高为4.158mg/m3，＞10μm的颗粒物质量浓度均为0mg/m3。

图2环境气溶胶粒径分布

而粒径为2.0～3.0μm(即PM2.5)的颗粒物质量浓度为3.553mg/m3，仅小于粒径为0.23～0.3μm和0.3～0.4μm两个区段的颗粒物质量浓度，说明环境气溶胶中PM2.5质量浓度比较高。

2.2试样孔径及孔径分布特性

1号—6号样品的孔径测试结果见表3，其中1号—4号样品为针刺毡，5号—6号为覆膜针刺毡。可以看出:6种针刺毡滤料中1号滤料的最大孔径为80.47μm，其次为4号、2号和3号，6号最小孔径为8.51μm。6号滤料的泡点压力最大为5.344kPa，其次为5号、3号和2号，1号滤料的泡点压力最小为0.565kPa。

表3试样孔径的测试参数

泡点压力随最大孔径的增加而减小，这是由于最大孔径较大时，液体被吹出所需的气压相对较小。1号—4号样品的最小孔径较为接近，说明纤维对颗粒物截留和阻筛作用也较为接近。

1号—6号样品的孔径分布如图3所示。从图中可以看出:1号—4号样品的孔径分布较为分散。1号滤料孔径分布范围跨度最大，并且在20～25μm孔径范围内所占比例最高为13.01%;尽管2号、3号和4号滤料平均孔径、最大孔径和最小孔径较为接近，但其孔径分布差别较大，3号滤料孔径分布最分散，孔径在4～40μm时，孔径间距为2μm所占比例在3.13%～6.62%变化，其余孔径范围内所占比例均小于2.20%。

2号和4号滤料孔径在10～15μm占比最高，分别为15.94%和15.64%，其余孔径处较为相似。从1号—4号样品的孔径分布可以看出:针刺加工形成的微孔较大，大孔径的孔隙多，孔隙率也大，会影响到对微细颗粒物的捕集性能和滤料的透气性能。

5号和6号为覆膜针刺毡滤料，孔径分布较为集中，5号滤料孔径在0.47～2μm占96.71%，6号滤料孔径在0.13～5μm占99.04%，孔径总体相对较小，这些孔径主要是由PTFE在拉伸成膜过程中会形成的网状交错结构，而这些网状交错结构中会有许多细小的微孔而形成，这些微孔尺寸较小，微细粉尘及大颗粒的杂质不能顺利通过，因此能有效地形成阻截，起到较好的捕集效果。

2.3透气性

约为1号样品的1/7，样品透气性随最大孔径的增加而增加。透气性与孔径之间的关系，说明大部分气体都经大孔径孔隙流走，而粒子在纤维上的附着情况与空气动力学阻力有关。过滤材料的孔径大，空气动力学阻力小，不能有效地截留气流中的颗粒物，则通过过滤材料的颗粒物数量多，过滤效果差，因而很难达到理想的过滤效果。

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